張掖市地處河西走廊中端，屬干旱荒漠區，因過度放牧、不合理的水資源利用引發水土流失，導致土壤及生境退化〔1〕，甚至形成“荒漠化”，植被的恢復和重建是改善本區生態與環境的根本對策〔2〕。土壤或生境狀況的好壞直接影響著植被恢復的速率和效果。目前，學者已從不同角度對土壤或生境和植被恢復的關系進行了相關研究〔3 －6〕，但針對張掖市境內風蝕區域土壤或生境和植被恢復關系評價的研究報道較少。
張掖市在生態與環境上的最大問題是荒漠化防治和植被重建及恢復。本研究在充分考慮了張掖市植被-土壤-生境特點和相互關系的基礎上，以土壤理化性質為主要評價指標，同時選取植被群落蓋度、群落高度等指標，運用層次分析法數學模型和歐式距離公式，建立植被恢復難度計算模型，研究土壤或生境狀況與植被恢復的關系，探討不同土壤或生境條件下植被恢復的難度差異，找尋不同難度地區植被恢復的限制性因子，并提出了相應的植被恢復建議。
1 研究方法
用空間代替時間的方法，以張掖市民樂縣扁都口為起點，以張掖市氣象局為終點，以國道 227 線為樣線，自南向北選擇人為擾動小、不同生境條件、不同植被類型的地區設置20 m ×20 m 的樣地，進行喬木群落調查，在已設的樣地內再設置 2 個 4 m ×4 m和2 個1 m ×1 m 的小樣方進行灌木和草本調查，主要記錄每個樣地中喬木、灌木、草本的種類、數量、株高、冠幅。本研究共設置樣地 25 個。
在已完成植被調查的樣地內，選擇人為擾動小的地方開挖土壤剖面。在土壤剖面上 0 ～ 20 cm 內沿“S”形線路取混合土樣 2 kg，帶回實驗室風干后分別過0． 25 mm 和2 mm 篩子，測定大于2 mm 土壤質量，以此計算土壤中砂粒含量; 將粒徑小于0． 25 mm 的土樣作為測定土壤有機質、全氮、全磷、全鉀等的樣品〔7〕。對于土壤剖面上 0 ～ 30 cm 的土樣，用環刀\\( V = 100 cm3\\) 法取土裝入自封袋，帶回實驗室測定土壤容重; 對于土壤剖面上 0 ～40 cm 的土樣，用鋁盒取土帶回實驗室，用烘干法測定土壤含水量。
2 植被恢復難度評價
2． 1 評價指標選取
評價指標的選取是植被恢復難度評價的關鍵，所選取的評價指標必須與植被恢復密切相關、相對獨立、易獲取、能反映植物生長地特征?？紤]張掖市的實際情況，本研究選擇以下指標進行植被恢復難度評價。
\\( 1\\) 水分: 水分是影響植物生存和分布最主要的限制因子，也是植被退化的直接原因〔8〕。土壤水分條件影響著植物的生存和生長以及土壤的理化性質，決定著土壤質量及生境條件的好壞，能直接反映植被恢復的困難程度〔9〕。
\\( 2\\) 有機質: 土壤有機質是土壤養分及氮、磷、鉀的最主要來源，決定著土壤的肥力水平，同時也影響著土壤中團聚體的大小、數量、形狀及其組合方式，決定著土壤的質地與結構，影響著土壤的物理性質〔10〕。
\\( 3\\) 砂粒含量: 土壤中砂粒含量的高低直接影響著土壤保水保肥的性能，制約著植物生長和自我更新，并影響著人工促進植被恢復的進程和結果。
\\( 4\\) 群落蓋度和高度: 群落蓋度與地表的蒸發\\( 散\\) 量和土壤的濕潤狀況緊密相關，也是地上生物量高低的間接反映; 群落高度是植被類型的外在反映，也是植被退化程度和階段的重要表征值。
以上 4 個指標可獲得性較強，便于利用現代調查和測量手段進行定性表達。同時，這些指標與植被恢復有較好的相關性，可以進行植被恢復難度評價。
2． 2 評價思路
植被重建與恢復的難度評價是建立在植被自然演替理論之上的。植被退化嚴重地區生境嚴苛，環境條件的好壞直接決定了植被重建與恢復的難度〔11〕。因此，將植物生長最差的樣地與最好樣地之間的差異來反映植被恢復過程中的難易程度。這些差異用一系列的指標體現，構成有序指標的多維空間。再以相關距離作為評價兩兩之間差異的衡量指標，即可對全部有序數據進行等級劃分和評價。各評價指標對植被重建與恢復的影響程度不同，因子間的權重也不同，本研究采用層次分析法確定各評價指標的權重。
2． 3 各指標權重的確定
\\( 1\\) 構建層次分析結構\\( 圖 1\\) : 本研究選取與植被恢復關系密切的土壤養分條件，小生境條件及土壤的限制性因子構建層次分析結構圖。土壤養分條件中選取有機質、全氮、全磷、全鉀為參照; 小生境條件中選取植被高度，蓋度為參照; 土壤限制性因子的選取結合當地實際，選取土壤水分、砂粒含量，土壤容重為參照。通過以上各因子構建層次分析模型，完成層次分析?！緢D1】
\\( 2\\) 構建判斷矩陣: 假定 A 層的元素與下一層的元素有聯系，則將下一層中的元素兩兩比較。本文采用 9 級比較標度的度量方法進行因子間重要程度取值，并完成判斷矩陣的構建\\( 表 1\\) ?！颈?】
\\( 3\\) 層次單排序及一致性檢驗: 首先采用方根法求解，經歸一化后即得到各參評因子的排序權值。
計算一致性指標 CI = \\( λmax－ n\\) / \\( n － 1\\) = 0． 784，隨機一致性比率 CR = CI/RI = 0． 007 3。上述計算過程由 Yahpp 6． 0 軟件完成。結果表明，該判斷矩陣的隨機一致性比率小于 0． 1，具有良好的一致性，所求得的各指標權值可作為本次評價指標的權重值\\( 表 2\\) ?！颈?】
根據綜合評定多維空間多向量的數學模型，在n 個樣本，m 個指標所構成的數據矩陣中，以所有樣地每一指標的最大值\\( 標準化后為 1\\) 作為參照準點，記為 X0，用其余樣地的指標點與標準點之間的距離，即 Xi與 X0的歐式距離值表示樣地與樣地之間環境質量優劣的綜合評價值，以此作為張掖市植被恢復難度系數的綜合指標 DC 值\\( difficult coeffi-cient\\) ，可用下式表示:【1】
式中: X0，Xi分別為植被恢復困難地在時刻 0 與 i 的指標值的集合; Wj為 j 指標權重; m 為指標個數;aij為第 i 個樣本中第 j 個指標的值。
所選樣地中，包含了張掖市植物生長環境條件良好、中等、較差、最差的地區\\( 表 3\\) 。從時空上構成了植被恢復由易到難的一個有序序列，滿足多維空間 En 多向量理論評價的要求。因此，可采用歐氏距離 DC 值衡量張掖市植被恢復的不同難度?！颈砺浴?/p>
3 評價結果
經權重確定、數據標準化、計算植被恢復難度系數 DC 值、DC 值標準化\\( 極差法\\) 等過程，形成了一個 DC 值從小到大的序列，能夠代表張掖市植被恢復從易到難的整個過程。
對照所選各樣地土壤或生境狀況、植被類型與植被恢復難度評價結果可知\\( 表4\\) : ① 張掖市植被恢復難度與植被類型、土壤狀況、生境狀況有較好的對應關系。② 植被恢復難度可劃分為 4 個等級，分別是易恢復地區\\( 0 ～0．424\\) 、中等困難地區\\( 0．425 ～0． 56\\) 、較難地區\\( 0． 57 ～ 0． 774\\) 、極難地區\\( 0． 775 ～1\\) 。③ 張掖市植被恢復的主要限制性因子為土壤水分狀況、土壤砂粒含量?！颈?】
4 討 論
植被重建與恢復的難度與植被類型、土壤水分肥力狀況、群落蓋度、群落高度有一定的對應關系。
土壤和植被是一個相互依存和制約的系統，張掖市土壤退化與植被類型之間存在著明顯的相關性〔12〕。
這些結果的產生與當地植被在長期生存過程中的土壤水分條件、土壤有機質條件、土壤中砂粒含量等限制因子有關，因而產生了不同的植被類型。土地退化的過程同時伴隨著土壤有機質、氮、磷、鉀、水分等因子的衰減，兩者互相作用，貫穿于荒漠化的整個過程中〔13〕。當生境條件超過植物耐受極限時，原有的植被便開始消亡，生態系統趨于逆向演替，群落高度、群落蓋度隨之降低，群落生產能力降低，群落歸還和可供分解的枯落物減少，養分歸還能力減弱，故土壤中有機質、氮、磷、鉀、水分含量降低，植被恢復難度隨之增大。
鑒于各個樣地生境條件的差異，研究發現有一些樣地植被恢復難度的評價結果與植被類型不一致，如 1、2 號樣地植被類型為灌木/喬灌林，但植被恢復難度評價結果為中等困難，主要是因為 1、2 號樣地地處祁連山附近，此地區土壤砂粒含量高，土壤持水力低，保肥性差，年均溫較低，植被自然恢復速度慢。9 號樣地植被類型為稀疏草灘，但其地處張掖市飛機場附近，土壤砂粒含量高，土壤持水力低，土壤水分含量極低。因此，植被恢復難度評價結果為極難。21 號樣地為鹽堿地，但此地區水分條件較好，如能種植一些耐鹽堿的草本或灌木，植被就能得到恢復。因此，植被恢復難度評價結果為較難。
5 結 論
\\( 1\\) 對于植被易恢復地區，土壤水分條件好，有枯落物層的積累，植被恢復的限制性因子為土壤砂粒含量，植被恢復措施應以封育、減少人為干擾為主，同時輔以人工管護。
\\( 2\\) 對于植被恢復中等困難地區，土壤水肥條件較差，基本沒有枯落物層的積累，植被恢復的限制性因子為土壤砂粒含量，植被恢復工作中應盡可能保留地表的枯落物，以改良土壤中砂粒含量高對植物生長的影響。
\\( 3\\) 對于植被恢復較難地區，地表植被稀少，植被蓋度低，地表蒸發強烈，地表無枯落物的積累，植被恢復的限制性因子為土壤水分狀況，植被恢復工作中要根據適地適樹適小生境原則，選擇適宜的造林措施和造林樹種。
\\( 4\\) 對于植被極難恢復區，地表大面積裸露，植被恢復的首要限制性因子為土壤水分，次要限制因子為土壤砂粒含量。植被恢復中如選擇一些耐旱、耐鹽堿、抗逆性強、適宜當地生境條件的灌木或草本，對人類活動較少區域實施封育管護，并輔以相關的水利措施\\( 滴灌、滲灌、微灌等技術\\) ，植被恢復就能取得較好的效果〔14〕。
